Ilmavaatlusi alustati põllumajanduslikel eesmärkidel Kuusiku Katsejaama juures 1920. aastal ja Jõgeva Sordikasvanduses 1922. aastal. Varasemalt olid agrometeoroloogia valdkonnas töid avaldanud H. Liidemaa (öökülmade uurimisega seonduvad tööd), K. Kirde (fenoloogiliste vaatluste võrgu loomine Tartu Metobsi juhendamisel) ja A. Ohu (mikroklimatoloogia).
Regulaarse agrometeoroloogia vaatlusvõrgu loomisega alustati Eestis 1946. aastal Põllutööministeeriumi Agrometeoroloogiavalitsuses.
Alates 1948. aastast viidi agrometeoroloogiline vaatlusvõrk üle hüdrometeoroloogia süsteemi. Agrometeoroloogilised vaatlused toimusid meteoroloogiajaamade juures või agrometeoroloogilistes postides kõigis praegustes maakondades peale Hiiumaa. Tallinnas Hüdrometeoroloogia Peavalitsuse juures asuv agrometeoroloogiaosakond tegeles vaatlusvõrgu juhendamisega ja põllumajanduse teenindamisega (bülletäänid, info edastamine ajalehtedes ja raadios, agrometeoroloogiliste prognooside ja hinnangute koostamine).
Üle 50 aasta tegutsenud agrometeoroloogiline vaatlusvõrk suleti 2001. aastal, kuna jäänuna kahe ministeeriumi vahelisele „eikellegimaale” ei leidnud enam rahastust. Lisaks riiklikule vaatlusvõrgule tegutses agrometeoroloogiaosakonna ja agrometeoroloogiajaama juhendamisel mitu aastakümmet ka arvukas majandite vaatluspostide võrk enam kui kahesaja vaatlejaga.
Agrometeoroloogiajaam loodi K. Põikliku eestvõttel 1956. aastal Kuusikul, 1964. aastal viidi see üle Jõgevale, kus ta töötas kuni 2001. aasta lõpuni. Agrometeoroloogiajaama tegevusvaldkondadeks olid laiendatud agrometeoroloogiliste vaatluste läbiviimine Jõgeval, marsruutvaatlused, majandite vaatluspostide juhendamine ja mulla agrohüdroloogiliste parameetrite määramine. Peagi alustati põhjalikke koha- ja mikrokliima uuringuid põldudel nii Jõgeva maakonnas kui koostöös Eesti Agrometeoroloogia Laboratooriumi teadlastega ka kaugemal (esimesena Saare, Pärnu, Võru, hiljem Viljandi, Lääne-Viru ja teistes Lõuna- ja Ida-Eesti maakondades).
Teaduslik uurimistöö sai antud ja sellega piirnevates valdkondades hoo sisse eelmise sajandi 60-ndate aastate alguses Astronoomia ja Atmosfäärifüüsika Instituudis, kus tegeleti kiirguse levikuga taimkattes, arhitektoonikaga, taimkatte modelleerimise, fotosünteesi protsesside uurimise ja taimkatte kaugseirega. 1966. aastal loodi eraldi teadusüksusena üleliidulises alluvuses tegutsenud Eesti Agrometeoroloogia Laboratoorium (EAL) asukohaga Sakus, mis töötas kuni 1991. aastani ja moodustas seejärel koos Hüdrometeoroloogia Valitsusega Eesti Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituudi, kus esmaseks ülesandeks sai iseseisva Eesti Vabariigi ilmateenistuse ülesehitamine. EAL põhilisteks uurimisvaldkondadeks olid mikrokliima, taimede produktiivsus ja selle modelleerimine, külvide kiirgus- ja niiskusrežiim, (agro)meteoroloogiliste väljade interpoleerimine ja väetiste efektiivsus sõltuvalt ilmastikust.
Pärast 2001. aastat on agrometeoroloogiliste vaatluste ja uurimistööga tegeletud põllumajanduslikes uurimisinstituutides. Jõgeva Sordiaretuse Instituudis jätkati Jõgeva agrometeoroloogiajaamas katkenud vaatlustega endise metoodika järgi. Eesti Maaviljeluse Instituudis jätkusid EAL-s alustatud tööd põllukultuuride modelleerimise vallas, millele on lisandunud võimalike kliimamuutuste mõjude hindamine. Mõlema instituudi katsealadel võeti kasutusele põllumajanduslikud automaatilmajaamad, erinevates katsekohtades logerid koos anduritega vajalike meteoroloogiliste parameetrite mõõtmiseks. Peale instituutide ühendamist jätkuvad mõlemas instituudis alustatud tegevused Eesti Taimekasvatuse Instituudis.
